JP2002003612A - ポリカーボネート系難燃樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

ポリカーボネート系難燃樹脂組成物の製造方法

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JP2002003612A JP2000185700A JP2000185700A JP2002003612A JP 2002003612 A JP2002003612 A JP 2002003612A JP 2000185700 A JP2000185700 A JP 2000185700A JP 2000185700 A JP2000185700 A JP 2000185700A JP 2002003612 A JP2002003612 A JP 2002003612A
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宮本  朗
Hiroshi Yatani
広志 八谷
Chuno Go
忠能 呉
Bungi So
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 難燃性と機械的物性が共に優れた、有機リン
化合物により難燃化されたポリカーボネート系難燃樹脂
組成物を、押出機を用いて高い生産速度で長期間に渡っ
て連続的に安定に製造する方法を提供する。 【解決手段】 有機リン化合物により難燃化されたポリ
カーボネート系難燃樹脂組成物を押出機を用いて製造す
るに当たり、(1)フルオロポリマーの水性ディスパー
ジョンを、原料樹脂と予め混合することなく、実質的に
原料樹脂が溶融していない押出機ゾーンへ原料樹脂の押
出機への供給速度に対して0.01〜10重量%の供給
速度で連続供給し、(2)有機リン化合物を、原料樹脂
が不完全な溶融状態である押出機ゾーンへ原料樹脂の押
出機への供給速度に対して1〜30重量%の供給速度と
なる範囲で連続供給し、(3)比エネルギーが0.13
〜0.20kW・Hr/kgの範囲であり、(4)溶融
樹脂温度が300℃以下、の条件下で溶融混練を行うこ
とを特徴とするポリカーボネート系難燃樹脂組成物の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機リン化合物に
より難燃化されたポリカーボネート系難燃樹脂組成物を
製造するに当たり、難燃性と機械的物性が共に優れた樹
脂組成物を押出機を用いて高い生産速度で連続的に安定
に製造する方法に関する。さらに詳しくは、押出機の負
荷を小さくし、溶融樹脂の過度な発熱を低減し、さらに
組成物中のフルオロポリマーの分散性を向上させること
により、難燃性と機械的物性が共に優れ、かつ表面外観
や色調にも優れたポリカーボネート系難燃樹脂組成物
を、高い生産速度で、また、フルオロポリマー凝集物に
起因する異物除去用のスクリーンの詰まりやストランド
切れ等の生産上のトラブルが生ずることなく長期に渡っ
て安定に連続的に生産できるポリカーボネート系難燃樹
脂組成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリカーボネート(PC)にアクリロニ
トリル・ブタジエン・スチレン系樹脂(ABS)と有機
リン化合物系難燃剤をブレンドした樹脂組成物(以下、
屡々、「PC/ABS/リン系難燃剤組成物」などと称
す。)は、非塩素・臭素系の難燃剤を用いた樹脂組成物
であり、かつ、溶融流動性、剛性、耐衝撃性、耐熱性、
耐光変色性等の諸性質において優れた特性を有している
ので、電気製品、コンピュータ、プリンタ、ワープロ、
コピー機等OA機器のハウジング材料として幅広く利用
されている。PC/ABS/リン系難燃剤組成物は、一
般に、原料樹脂とリン系難燃剤、さらには火炎の滴下防
止剤としてのフルオロポリマーを押出機(好ましくは2
軸押出機)等の混練装置を用いて溶融混練することによ
り製造される。
【0003】フルオロポリマー、特にフィブリル形成能
を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)によ
る燃焼物の滴下防止機能は、樹脂組成物中に形成される
フルオロポリマーのフィブリル構造に起因する効果であ
るが、PC/ABS/リン系難燃剤組成物では、燃焼物
の滴下が特に生じやすい性質がある。このために、PC
/ABS/リン系難燃剤組成物は、燃焼物の滴下を防止
するために、従来の塩素・臭素系化合物が難燃剤として
使用される難燃樹脂組成物を製造する場合と比較して、
相対的に大量のフルオロポリマーを配合しなければなら
ず、さらに該フルオロポリマーの分散が不良である場合
は所望とする燃焼物の滴下防止機能が得られない場合が
多い。このため、PC/ABS/リン系難燃剤組成物で
は少量のフルオロポリマーの配合で効果的にフィブリル
構造を形成させる技術が課題とされている。
【0004】通常行われるPC/ABS/リン系難燃剤
組成物の製造は、各原料樹脂成分とフルオロポリマー成
分を予めタンブラーなどの混合装置を使用して予備混合
を行い、しかる後に押出機等の溶融混練装置を用いて溶
融混練することにより行われる。また、リン系難燃剤は
一般に液状である場合が多く、押出機の中段部分でポン
プにより、注入用ノズルを通じての圧入により配合され
ることが多い。しかしながら上記の従来の製造方法で
は、フルオロポリマーはそれ自身が摩擦により容易に凝
集しやすい性質があるために、予備混合行程においてフ
ルオロポリマーの凝集物が発生し、該凝集物により成形
物の表面外観が悪くなったり、さらには凝集物が発生す
ることにより樹脂組成物中のフルオロポリマーの分散が
不均一になるために燃焼物の滴下が生じやすくなるため
に所望の難燃性能が達成できない等の問題がしばしば発
生する。また、生産上の問題点として、煩雑な予備ブレ
ンド行程が必要となるばかりでなく、押出機に異物除去
のために装着されるスクリーンにフルオロポリマー凝集
物による目詰まりが頻繁に発生するため、樹脂圧力の増
大やストランド切れ等の生産上の障害が多々発生し、こ
れにより押出機を停止せざるを得なくなることがあり、
連続生産の安定性に欠けるという問題も生じる。
【0005】そこで、樹脂組成物中にフルオロポリマー
滴下防止剤を均一に分散させるための方法が種々提案さ
れている。その一つとして、少量の第2種のポリマーと
予め混合されたフルオロポリマーを使用する方法が提案
されている。例えば、特開昭60−258263号公報
には、水性のフルオロポリマーディスパージョンを水性
のスチレン・アクリロニトリル樹脂あるいは水性のアク
リロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂のエマルジョ
ンと共に同時に凝固させ、水洗、乾燥させた後にフルオ
ロポリマーと熱可塑性樹脂からなる粉末を得る方法、さ
らには該粉末をポリカーボネート樹脂に配合し、溶融混
練を行うことによりフルオロポリマーが均質に分散した
樹脂組成物を得る方法が開示されている。しかしなが
ら、該方法では、フルオロポリマーと第2の熱可塑性樹
脂の混合物を得るための生産行程が必要とされるために
生産工程が煩雑になるばかりか、さらに該方法により得
られるフルオロポリマーと熱可塑性樹脂からなる粉末は
一般に凝集しており、粉体の流動性に乏しいため該粉体
の取り扱い操作性の上で難点がある。
【0006】また、特開平2−6536号公報には、フ
ィブリル形成能を有するPTFEを分散液となし、これ
を熱可塑性樹脂に混合することなく連続的に供給して押
出機内において混合分散せしめる方法が開示されてい
る。該方法は特別の装置や工程を必要とせずにPTFE
を分散含有する熱可塑性樹脂を連続的にしかも簡便に生
産する方法であり工業的に望ましい方法と考えられる。
しかしながら、該公報には難燃剤として臭素系の難燃剤
を使用した例が示されているのみであり、燃焼物の滴下
が生じやすいPC/ABS/リン系難燃剤組成物の製造
に関して何ら記載されていない。PC/ABS/リン系
難燃剤組成物は、燃焼物の滴下が特に生じやすいという
性質があるために、該公報に記載されている知見のみで
は燃焼物の滴下防止性に優れたPC/ABS/リン系難
燃剤組成物を安定な品質で製造することは容易でない。
また、特開平10−338814号公報では、燃焼物の
滴下防止性に優れた組成物を得るために、溶融した熱可
塑性樹脂にPTFEのディスパージョンを連続的に配合
する方法が開示されているが、該方法ではPTFEディ
スパージョンを高温の溶融樹脂に配合する際に投入口に
おいてPTFEディスパージョンの飛散が生じたり、揮
発物が多量に発生する等により、連続生産性の安定性や
作業環境性から解決すべき課題が残されていた。
【0007】さらに、PC/ABS/リン系難燃剤組成
物の製造においては、上述した組成物中でのフルオロポ
リマーの分散均一性を高めるという課題のみならず、押
出機の負荷を低減し、溶融混練の際の溶融樹脂の発熱を
できるだけ抑制することにより、色調や機械的物性に優
れた樹脂組成物を高い生産速度で効率よく製造する方法
が望まれている。溶融混練の際に溶融樹脂の温度を上げ
ることにより溶融樹脂の粘度を低下させることは、押出
機の負荷を低減し、樹脂組成物の生産速度を向上させる
のに有効であるが、PC/ABS/リン系難燃剤組成物
においては、溶融混練の過程でのPCの分子量の低下や
樹脂組成物の色調の低下が進行しやすいので混練温度を
上げて生産性を向上させることには制限がある。PC/
ABS/リン系難燃剤組成物の機械的物性や色調を維持
するためにはできるだけ低い温度で溶融混練を行うこと
が好ましいが、PC樹脂は混練温度が低くなると溶融粘
度が著しく増大する性質があるため、生産速度が低下す
るというジレンマがある。
【0008】上記のごとく、PC/ABS/リン系難燃
剤組成物の製造に当たり、樹脂組成物中にフルオロポリ
マーを均質に分散でき、長期の連続安定生産性にも優
れ、さらに得られた樹脂組成物の表面外観や色調に優
れ、かつ、難燃性能と機械的物性が同時に良好なポリカ
ーボネート系難燃樹脂組成物を、押出機の負荷が小さ
く、高い生産速度で効率よく製造するための製造方法が
望まれているにも拘わらず、満足できる製造方法が得ら
れていないのが現状である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機リン化
合物により難燃化されたポリカーボネート系難燃樹脂組
成物を製造するに当たり、難燃性と機械的物性が共に優
れた樹脂組成物を押出機を用いて高い生産速度で連続的
に安定に製造する方法を適用することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、有機リン
化合物により難燃化されたポリカーボネート系難燃樹脂
組成物の製造に関して、難燃性と機械的物性が共に優
れ、かつ表面外観や色調にも優れたポリカーボネート系
難燃樹脂組成物を、押出機を用いて、高い生産速度と長
期の製造安定性に優れた製造方法に関して鋭意検討し
た。即ち、組成物中に配合されるフルオロポリマーの分
散性が良好であり、押出機の負荷が小さく溶融樹脂の過
度な発熱が抑制され、生産速度と長期の製造安定性に優
れたポリカーボネート系難燃樹脂組成物の製造方法に関
して鋭意検討した。
【0011】その結果、驚くべきことに、有機リン化合
物により難燃化されたポリカーボネート系難燃樹脂組成
物を押出機を用いて製造するに当たり、(1)フルオロ
ポリマーの水性ディスパージョンを、原料樹脂と予め混
合することなく、実質的に原料樹脂が溶融していない押
出機ゾーンへ原料樹脂の押出機への供給速度に対して
0.01〜10重量%の供給速度で連続供給し、(2)
有機リン化合物を、原料樹脂が不完全な溶融状態である
押出機ゾーンへ原料樹脂の押出機への供給速度に対して
1〜30重量%の供給速度となる範囲で連続供給し、
(3)比エネルギーが0.13〜0.20kW・Hr/
kgの範囲であり、(4)溶融樹脂温度が300℃以
下、の条件下で溶融混練を行うことにより、前記課題を
解決できることを見い出し、本発明を成すに至った。
【0012】すなわち、本発明は、[1]有機リン化合
物により難燃化されたポリカーボネート系難燃樹脂組成
物を押出機を用いて製造するに当たり、(1)フルオロ
ポリマーの水性ディスパージョンを、原料樹脂と予め混
合することなく、実質的に原料樹脂が溶融していない押
出機ゾーンへ原料樹脂の押出機への供給速度に対して
0.01〜10重量%の供給速度で連続供給し、(2)
有機リン化合物を、原料樹脂が不完全な溶融状態である
押出機ゾーンへ原料樹脂の押出機への供給速度に対して
1〜30重量%の供給速度となる範囲で連続供給し、
(3)比エネルギーが0.13〜0.20kW・Hr/
kgの範囲であり、(4)溶融樹脂温度が300℃以
下、の条件下で溶融混練を行うことを特徴とするポリカ
ーボネート系難燃樹脂組成物の製造方法、[2]押出機
が2軸押出機である前記[1]記載のポリカーボネート
系難燃樹脂組成物の製造方法、[3]押出機が、その主
スクリュー回転数が200rpm以上であることを特徴
とする前記[1]又は[2]に記載のポリカーボネート
系難燃樹脂組成物の製造方法、[4]押出機が、そのス
クリュー構成において有機リン化合物供給位置の下流側
に主たる溶融樹脂の混練ゾーンを設け、有機リン化合物
供給位置の上流側に有機リン化合物の逆流防止用の樹脂
充満ゾーンを設けることを特徴とする前記[1]〜
[3]のいずれかに記載のポリカーボネート系難燃樹脂
組成物の製造方法、[5]原料樹脂が、ポリカーボネー
ト樹脂とゴム変性スチレン系樹脂からなる樹脂組成物で
ある前記[1]〜[4]のいずれかに記載のポリカーボ
ネート系難燃樹脂組成物の製造方法、[6]原料樹脂
が、その70重量%以上がペレット状であることを特徴
とする前記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリカー
ボネート系難燃樹脂組成物の製造方法、[7]フルオロ
ポリマーの水性ディスパージョンが、原料樹脂と予め混
合することなく、実質的に原料樹脂が溶融していない押
出機ゾーンへ、原料樹脂の押出機への供給速度に対して
0.01〜10重量%の供給速度で連続供給するに当た
り、フルオロポリマーの水性ディスパージョンの温度を
5〜30℃とすることを特徴とする前記[1]〜[6]
のいずれかに記載のポリカーボネート系難燃樹脂組成物
の製造方法、[8]該有機リン化合物が、その酸価が
0.1mgKOH/g以下であることを特徴とする前記
[1]〜[7]のいずれかに記載のポリカーボネート系
難燃樹脂組成物の製造方法、[9]前記[1]〜[8]
のいずれかに記載の製造方法により得られたポリカーボ
ネート系難燃樹脂組成物を成形してなる成形品、であ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明について、以下具体的に説
明する。本発明のポリカーボネート系難燃樹脂組成物の
製造方法において、好ましく使用される芳香族ポリカー
ボネート樹脂は、下記式(1)で表される繰り返し単位
からなる主鎖を有するものである。
【化1】 (式中、Arは、二価の芳香族残基であり、例えば、フ
ェニレン、ナフチレン、ビフェニレン、ピリジレンや、
下記式(2)で表される基が挙げられる。)
【0014】
【化2】 (式中、Ar1 及びAr2 は、それぞれアリーレン基で
あり、例えば、フェニレン、ナフチレン、ビフェニレ
ン、ピリジレン等の基を表し、Yは下記式(3)で表さ
れるアルキレン基または置換アルキレン基である。)
【0015】
【化3】 (式中、R1 、R2 、R3 及びR4 はそれぞれ独立に水
素原子、炭素数1〜6の低級アルキル基、炭素数5〜1
0のシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、
炭素数7〜31のアラルキル基であって、場合によりハ
ロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基で置換され
ていてもよく、kは3〜11の整数であり、R5 及びR
6 は、各Xについて個々に選択され、お互いに独立に水
素原子、または炭素数1〜6の低級アルキル基、炭素数
6〜30のアリール基であって、場合によりハロゲン原
子、炭素数1〜10のアルコキシ基で置換されていても
よく、Xは炭素原子を表す。)
【0016】また、下記式(4)で示される二価の芳香
族残基を共重合体成分として含有していても良い。
【化4】 (式中、Ar1 、Ar2 は式(2)と同じ。Zは単なる
結合、または、−O−、−CO−、−S−、−SO
2 −、−CO2 −、−CON(R1 )−(R1 は式
(3)と同じ)等の二価の基である。)
【0017】これら二価の芳香族残基の例としては、下
記式で表されるもの等が挙げられる。
【化5】
【0018】
【化6】 (式中、R7 及びR8 は、それぞれ独立に、水素、ハロ
ゲン、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10の
アルコキシ基、炭素数5〜10のシクロアルキル基また
は炭素数6〜30のアリール基である。m及びnは1〜
4の整数で、mが2〜4の場合には各R7 はそれぞれ同
一でも異なるものであってもよいし、nが2〜4の場合
は各R8 はそれぞれ同一でも異なるものであっても良
い。)
【0019】なかでも、下記式(5)で表されるものが
好ましい。
【化7】 特に、上記の式(5)で表されるものをArとする繰り
返しユニットを85モル%以上(ポリカーボネート中の
全モノマー単位を基準として)含むポリカーボネートが
特に好ましい。
【0020】また、本発明に用いることができるポリカ
ーボネートは、三価以上の芳香族残基を共重合成分とし
て含有していても良い。ポリマー末端の分子構造は特に
限定されないが、フェノール性水酸基、アリールカーボ
ネート基、アルキルカーボネート基から選ばれた1種以
上の末端基を結合することができる。アリールカーボネ
ート末端基は、下記式(6)で表される基である。
【化8】 (式中、Ar3 は一価の芳香族残基であり、芳香環は置
換されていても良い。)
【0021】アリールカーボネート末端基の具体例とし
ては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。
【化9】
【0022】アルキルカーボネート末端基は下記式
(7)で表される基である。
【化10】 (式中、R9 は炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐アル
キル基を表す。)
【0023】アルキルカーボネート末端基の具体例とし
ては、例えば下記式で表される基が挙げられる。
【化11】 これらの中で、フェノール性水酸基、フェニルカーボネ
ート基、p−t−ブチルフェニルカーボネート基、p−
クミルフェニルカーボネート等が好ましく用いられる。
【0024】本願において、フェノール性水酸基末端と
他の末端との比率は、特に限定されないが、よりすぐれ
た耐衝撃性を得る観点からは、フェノール性水酸基末端
の比率が全末端基数の20%以上であることが好まし
く、20〜80%の範囲にあることが更に好ましい。フ
ェノール性末端基の比率が全末端基数の80%を超える
と、溶融時の熱安定性が若干低下する傾向にある。フェ
ノール性水酸基末端量の測定方法は、一般にNMRを用
いて測定する方法(NMR法)や、チタンを用いて測定
する方法(チタン法)や、UVもしくはIRを用いて測
定する方法(UV法もしくはIR法)で求めることがで
きる。
【0025】本発明に使用される芳香族ポリカーボネー
ト樹脂の重量平均分子量(Mw)は、一般に5,000
〜50,000の範囲にあることが好ましく、より好ま
しくは10,000〜40,000であり、さらに好ま
しくは15,000〜30,000であり、特に好まし
くは18,000〜25,000である。5,000未
満では得られるポリカーボネート系難燃樹脂組成物の耐
衝撃性が不十分になる傾向があり、また、50,000
を越えると、樹脂組成物の溶融流動性が不十分になる傾
向がある。
【0026】重量平均分子量(Mw)の測定は、ゲル・
パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用
いて行い、測定条件は以下の通りである。すなわち、テ
トラヒドロフランを溶媒とし、ポリスチレンゲルを使用
し、標準単分散ポリスチレンの構成曲線から下式による
換算分子量較正曲線を用いて求められる。 MPC=0.3591MPS 1.0388 (MPCはポリカーボネートの分子量、MPSはポリスチレ
ンの分子量である。)
【0027】本発明で用いられる芳香族ポリカーボネー
ト樹脂は、公知の方法で製造したものを使用することが
できる。具体的には、例えば、芳香族ジヒドロキシ化合
物とカーボネート前駆体と反応せしめる公知の方法、例
えば、芳香族ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体
(例えばホスゲン)を水酸化ナトリウム水溶液及び塩化
メチレン溶媒の存在下に反応させる界面重合法(例えば
ホスゲン法)、芳香族ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエス
テル(例えばジフェニルカーボネート)などを反応させ
るエステル交換法(溶融法)、ホスゲン法または溶融法
で得られた結晶化カーボネートプレポリマーを固相重合
する方法(特開平1−158033号公報(米国特許第
4,948,871号明細書に対応))、特開平1−2
71426号公報、日本国特開平3−68627号公報
(米国特許第5,204,377号明細書に対応))等
の方法により製造されたものが用いられる。好ましいポ
リカーボネート樹脂としては、2価フェノール(芳香族
ジヒドロキシ化合物)と炭酸ジエステルとからエステル
交換法にて製造された実質的に塩素原子を含まないポリ
カーボネート樹脂があげられる。本発明では異なる構造
や分子量の2種以上の異なるポリカーボネートを組み合
わせて使用することも可能である。
【0028】本発明のポリカーボネート系難燃樹脂組成
物の製造方法では、芳香族ポリカーボネート樹脂に、A
S樹脂、MS樹脂等のスチレン系樹脂、ABS樹脂、M
BS樹脂、HIPS樹脂等のゴム変性スチレン系樹脂、
ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアセタ
ール系樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリ塩化ビ
ニル樹脂、及び耐衝撃性改良剤として使用されるグラフ
トゴム(コアシェル型ゴムをその代表とする)や各種の
エラストマー等の他の樹脂をブレンドして使用すること
も可能であり、これらの中で特に好ましく使用されるの
はポリカーボネート系樹脂にABS樹脂等のゴム変性ス
チレン系樹脂がブレンドされた樹脂組成物である。ここ
で、ゴム変性スチレン系樹脂とは、ゴム質重合体、およ
び、1種または2種以上のビニル化合物を成分に含むゴ
ム変性スチレン系樹脂全般を指す。
【0029】ゴム変性スチレン系樹脂のゴム質重合体と
しては、ガラス転移温度が0℃以下のものであれば用い
ることが可能である。具体的には、ポリブタジエン、ス
チレン・ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル・ブ
タジエン共重合ゴム等のジエン系ゴム、ポリアクリル酸
ブチル等のアクリル系ゴム、ポリイソプレン、ポリクロ
ロプレン、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロ
ピレン・ジエン三元共重合ゴム、スチレン・ブタジエン
ブロック共重合ゴム、スチレン・イソプレンブロック共
重合ゴム等のブロック共重合体、およびそれらの水素添
加物等を使用することができる。これらの重合体の中
で、好ましくは、ポリブタジエン、スチレン・ブタジエ
ン共重合ゴム、アクリロニトリル・ブタジエン共重合ゴ
ム、ポリアクリル酸ブチル等が挙げられる。
【0030】ゴム変性スチレン系樹脂中のゴム質重合体
の割合は1〜95重量%の範囲で用いられるが、必要と
する機械的強度、剛性、成形加工性に応じて決められ、
好ましくは、5〜45重量%であり、より好ましくは1
0〜40重量%である。ゴム変性スチレン系樹脂に使用
されるビニル化合物としては、スチレン、α−メチルス
チレン、パラメチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、
メチルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルア
クリレート、エチルアクリレートなどのアルキル(メ
タ)アクリレート類、アクリル酸、メタクリル酸などの
(メタ)アクリル酸類、アクリロニトリル、メタアクリ
ロニトリル等のシアン化ビニル単量体、無水マレイン酸
等のα,β−不飽和カルボン酸、N−フェニルマレイミ
ド、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイ
ミド等のマレイミド系単量体、グリシジルメタクリレー
ト等のグリシジル基含有単量体が挙げられるが、好まし
くは、芳香族ビニル化合物、アルキル(メタ)アクリレ
ート類、シアン化ビニル単量体、マレイミド系単量体で
あり、さらに好ましくは、スチレン、アクリロニトリ
ル、N−フェニルマレイミド、ブチルアクリレートであ
る。これらのビニル化合物は単独あるいは2種以上を組
み合わせて用いることができる。好ましくは、芳香族ビ
ニル化合物と芳香族以外のビニル化合物の組み合わせで
ある。この場合、芳香族ビニル化合物と芳香族以外のビ
ニル化合物は任意の割合で用いられるが、芳香族以外の
ビニル化合物の好ましい割合は、ビニル化合物のみの合
計量に対して、5〜80重量%の範囲である。
【0031】ゴム変性スチレン系樹脂の製造方法は特に
限定されず、バルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重
合など通常公知の製造方法を挙げることができる。ゴム
変性スチレン系樹脂として、ABS樹脂(アクリロニト
リル・ブタジエン・スチレン樹脂)、AAS樹脂(アク
リロニトリル・ブチルアクリレート・スチレン樹脂)、
HIPS(ハイインパクトポリスチレン樹脂)等を例示
することができる。ポリカーボネート樹脂にゴム変性ス
チレン系樹脂をブレンドして用いる場合、その割合は、
必要とする機械的強度、剛性、成形加工性、耐熱性に応
じて決められる。好ましくは、ポリカーボネート樹脂5
0〜95重量部に対してゴム変性スチレン系樹脂が50
〜5重量部であり、さらに好ましくは、ポリカーボネー
ト樹脂が60〜90重量部に対してゴム変性スチレン系
樹脂が40〜10重量部である。
【0032】本発明のポリカーボネート系難燃樹脂組成
物の製造方法で使用される有機リン化合物は、少なくと
も1種の有機リン化合物であり、リン原子をその構造内
に1つ以上有する化合物である。リン原子をその構造内
に1つ以上有する化合物(以下、モノ有機リン化合物と
称す。)としては、トリフェニルホスフェート、トリク
レジルホスフェート、クレジルフェニルホスフェート、
トリキシレニルホスフェート、キシレニルフェニルホス
フェート等を例示することができる。しかしながら、モ
ノ有機リン化合物は、それを用いて得られるポリカーボ
ネート系難燃組成物を成形する場合に金型表面にモール
ドデポジット(MD)が発生し易いという欠点があるの
で、本発明で使用される有機リン化合物としてはリン原
子をその構造内に1つ以上有する化合物である有機リン
化合物のオリゴマーが好ましく使用される。
【0033】本発明に用いられる有機リン化合物オリゴ
マーの特に好ましい例としては、下記式(8)で表され
る化合物群より選ばれるものを挙げることができる。
【化12】
【0034】上記式(8)における置換基Ra 、Rb
c 、Rd は、それぞれ独立的に、その1つ以上の水素
原子が置換されていてもいなくてもよい。その一つ以上
の水素原子が置換されている場合、置換基としてはアル
キル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ハロゲン、ア
リール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、ハロゲ
ン化アリール基等が挙げられ、またこれらの置換基を組
み合わせた基(例えばアリールアルコキシアルキル基
等)またはこれらの置換基を酸素原子、硫黄原子、窒素
原子等により結合して組み合わせた基(例えば、アリー
ルスルホニルアリール基等)を置換基として用いてもよ
い。置換基Ra 、Rb 、Rc 、Rd として特に好ましい
アリール基は、フェニル基、クレジル基、キシリル基、
プロピルフェニル基、およびブチルフェニル基である。
上記式(8)の化合物における置換基Ra 、Rb
c 、Rd がアルキル基やシクロアルキル基であると、
一般に熱安定性が不十分であり、溶融混練の際に分解が
起こりやすい。
【0035】有機リン化合物の例としての化合物群を表
す上記式(8)におけるXは、上記のようにジフェニロ
ールジメチルメタン基である。通常使用されているオリ
ゴマー系リン酸エステルとしては、Xがレゾルシノール
基やヒドロキノン基であるものが多いが、これらと比較
して、(Xがジフェニロールジメチルメタン基である)
上記式(8)で表される化合物群から選ばれるものを有
機リン化合物として使用する場合は、有機リン化合物の
耐加水分解性や熱安定性が向上し、好ましい。
【0036】式(8)で表される有機リン化合物オリゴ
マーは、通常、式(8)において異なるnの値(nは自
然数)を有する複数の異なる有機リン化合物オリゴマー
の混合物として使用される場合が多い。この際、複数の
異なる有機リン化合物オリゴマーの重量平均縮合度
(N)が1〜1.2未満であることが好ましい。ここで
Nはゲルパーミエーションクロマトグラフィーあるいは
液体クロマトグラフィーにより異なるnを有するそれぞ
れの成分の重量分率を求め、nの重量平均により算出さ
れる。検出器はUV検出器、あるいはRI検出器が使用
される。ただし、有機リン化合物と共に上記式(8)に
おけるnが0である構造のものを併用する場合(すなわ
ち1分子中のリン原子が1つのみである有機リン化合物
を用いる場合)は、nが0の化合物はNの計算から除外
する。
【0037】重量平均縮合度Nは、通常1以上5以下で
あり、1以上2以下が好ましく、1以上1.5以下が更
に好ましく、1以上1.2未満が特に好ましい。Nが小
さいほど樹脂との相溶性に優れ、溶融流動性に優れ、か
つ難燃性が高い。特に、N=1の化合物は樹脂組成物に
おける難燃性と溶融流動性のバランスが特に優れる。有
機リン化合物としての式(8)の化合物のNが5以上で
ある場合は、該化合物の粘度が大きくなり、特に高せん
断速度領域での溶融流動性が低下する傾向にあり、ま
た、難燃性が低下する傾向がある。さらに、本発明で用
いられる有機リン化合物は、その酸価が1mgKOH/
g未満であることが好ましく、より好ましくは0.7m
gKOH/g未満であり、さらに好ましくは0.4mg
KOH/g未満であり、特に好ましくは0.1mgKO
H/g未満である。初期酸価が低い有機リン化合物を使
用することにより、ポリカーボネート系難燃樹脂組成物
の製造において、物性の低下が少ない樹脂組成物を得る
ことができる。
【0038】有機リン化合物の配合量は必要な難燃性の
レベルに応じて決められるが、樹脂成分の合計100重
量部に対して、1〜30重量部の範囲内である。即ち、
本発明の製造方法では、有機リン化合物は原料樹脂の押
出機への供給速度に対して1〜30重量%の供給速度と
なる範囲で供給される。有機リン化合物の配合量が1重
量部未満では必要な難燃効果が発揮されない。一方、3
0重量部を超えると、有機リン化合物の配合が困難にな
るばかりか、樹脂組成物の耐衝撃性や耐熱性を低下す
る。有機リン化合物の配合量は好ましくは2〜20重量
部の範囲であり、特に好ましい範囲は5〜18重量部の
範囲である。
【0039】本発明で使用されるフルオロポリマーの水
性ディスパージョンは、ポリテトラフルオロエチレン、
テトラフルオロエチレン・プロピレン共重合体等のテト
ラフルオロエチレンポリマー、ポリテトラフルオロエチ
レン以外のパーフルオロアルカンポリマー、好ましくは
テトラフルオロエチレンポリマー、特に好ましくはポリ
テトラフルオロエチレンが、例えば、「ふっ素樹脂ハン
ドブック」(日刊工業新聞社 1990年刊)に記載の
ように、懸濁重合または乳化重合で製造され、さらに、
水性の分散液の形態として使用されるものを示す。
【0040】即ち、懸濁重合または乳化重合によって得
られるフルオロポリマー微粒子の分散液を一定濃度に濃
縮した後、界面活性剤により安定化した乳白色状の水性
分散液を示す。フルオロポリマーの水性ディスパージョ
ンにおけるフルオロポリマーの固形分濃度は分散状態が
安定する濃度であればよいが、5〜70重量%が好まし
く、更に好ましくは20〜65重量%、特に好ましくは
30〜60重量%である。また、水性ディスパージョン
中のフルオロポリマーの平均一次粒子径は、0.01〜
0.6μmが好ましく、更に好ましくは0.05〜0.
4μmであり、特に好ましくは0.18〜0.3μmで
ある。
【0041】また、該フルオロポリマーの水性分散液を
安定化させる界面活性剤としては、エトキシ化アルキル
フェノール、エトキシ化高級アルコール等のノニオン系
の界面活性剤が好ましく使用され、通常、その配合量は
1重量%〜15重量%であり、好ましくは2重量%〜1
0重量%、更に好ましくは3重量%〜7重量%である。
さらに、該フルオロポリマーの水性分散液は、そのpH
値が通常9〜10に調整されているのが好ましく使用さ
れる。また、フルオロポリマーのの固形分濃度が60重
量%である場合、その液比重は約1.5であり、粘度
(25℃)は15〜30cpの範囲にある。
【0042】本発明ではフルオロポリマーの水性ディス
パージョンが原料樹脂と予め混合することなく、実質的
に原料樹脂が溶融していない押出機ゾーンへ原料樹脂の
押出機への供給速度に対して0.01〜10重量%の供
給速度で連続供給する。0.01重量%未満では燃焼時
の滴下防止効果が不充分であり、また10重量%を超え
る場合は原料樹脂の供給が不安定となったり、過剰な水
分を樹脂組成物に与えることにより物性を低下させるな
どして好ましくはない。フルオロポリマーの配合量は、
その固形成分量として、原料樹脂の合計100重量部に
対して、通常、0.01〜3重量部の範囲にあることが
好ましく、より好ましくは0.05〜2重量部である。
フルオロポリマーの配合量が0.01重量部未満の場合
は、燃焼時の滴下防止効果が不十分であり、高い難燃性
が得られない。また、滴下防止剤の配合量が3重量部を
超える場合は溶融流動性や耐衝撃性が低下する傾向にあ
る。本発明の製造方法ではフルオロポリマーの水性ディ
スパージョンの供給量はその固形分の濃度を考慮して選
択される。
【0043】本発明の有機リン化合物により難燃化され
たポリカーボネート系難燃樹脂組成物を押出機を用いて
製造する方法では、以下の(1)〜(4)を特徴とす
る。 (1)本発明の製造方法の第一の特徴は、フルオロポリ
マーの水性ディスパージョンを、原料樹脂と予め混合す
ることなく、実質的に原料樹脂が溶融していない押出機
ゾーンへ、原料樹脂の押出機への供給速度に対して0.
01〜10重量%の供給速度で連続供給することであ
る。これにより、ポリカーボネート系難燃樹脂組成物中
においてフルオロポリマーの分散を均一ならしめ、フィ
ブリル構造を組成物全体に均質に形成させることがで
き、その結果、燃焼物の滴下防止機能が優れた樹脂組成
物をえることができる。また、実質的に原料樹脂が溶融
していない押出機ゾーンにフルオロポリマーの水性ディ
スパージョンを供給することにより、フルオロポリマー
が溶融樹脂の混練において滑剤的な作用をなし、溶融樹
脂の混練温度を低く抑える作用があるので、溶融混練で
の押出機の負荷を低減させる作用が生じる。
【0044】フルオロポリマーの水性ディスパージョン
の配合位置は、実質的に原料樹脂が溶融していない押出
機ゾーンへ供給することが必要であり、好ましい位置は
原料樹脂供給ホッパー下である。また、該供給位置での
押出機ゾーンは冷却されていることが好ましく、その温
度は100℃以下、より好ましくは60℃以下、さらに
好ましくは40℃以下、特に好ましくは30℃以下であ
る。これに対して、フルオロポリマーの水性ディスパー
ジョンの供給位置が原料樹脂が溶融した押出機ゾーンで
ある場合は、フルオロポリマーの凝集が進行し易く、凝
集したフルオロポリマーは押出機の異物除去用スクリー
ンの目詰まりの原因となり、頻繁にスクリーンを交換す
る必要が生じたり、ストランド切れが煩雑に生じてペレ
タイズが安定に行えないなどして、組成物の生産安定性
が阻害される。また、得られた製品の燃焼物の滴下防止
機能が不充分であったりする。さらに、溶融樹脂にフル
オロポリマーの水性ディスパージョンを供給する場合
は、押出機の途中に開口部を設けてフルオロポリマーの
水性ディスパージョンの供給位置とするが、該水性ディ
スパージョンを供給する際に、ディスパージョンの飛散
が著しいために組成物へのフルオロポリマーの定量的な
供給が困難となる。
【0045】一般に、押出機のスクリュー回転数が高回
転であるほど樹脂組成物中のフルオロポリマーの分散性
が向上し、優れた滴下防止機能を有する樹脂組成物を得
ることができる傾向にある。特に、原料樹脂がペレット
状である場合においては、フルオロポリマーの分散性に
与えるスクリュー回転数の影響が大きく、スクリュー回
転数が低回転である場合はフルオロポリマーの凝集が起
こりやすく燃焼物の滴下防止機能が低下する傾向にあ
る。押出機のスクリューの回転数は200rpm以上が
好ましく、より好ましくは300rpm以上、さらに好
ましくは400rpm以上である。しかしながら、スク
リュー回転数の増大と共に混練時の溶融樹脂の発熱が増
大し、樹脂組成物の色調や機械的物性を低下させるの
で、スクリュー回転数は、溶融樹脂温度、原材料の供給
速度、比エネルギー等を考慮して決定される。
【0046】また、フルオロポリマーの水性ディスパー
ジョンを押出機に供給するに当たり、該ディスパージョ
ンの温度を5〜30℃、好ましくは5〜20℃、さらに
好ましくは5〜15℃の範囲で冷却して供給することが
好ましい。該ディスパージョンの温度が30℃を越える
場合は、ポンプや供給ライン内で、フルオロポリマーの
凝集が原因となる閉塞が生じることがある。また、5℃
未満は実質的に得られる効果がなく、また冷却に無駄な
エネルギーを要するので好ましくない。
【0047】該フルオロポリマーの水性ディスパージョ
ン用のフィードポンプとしては、ダイヤフラムポンプ、
プランジャーポンプ、チュービングポンプ等を使用する
ことができ、連続的に定量的にフィードするためにはダ
イヤフラムポンプが特に好ましい。特に、機械的な接触
部分が少ないポンプほど安定供給の点で好ましい。ま
た、押出機への供給ライン及び注入用ノズルは、二重管
構造として循環型チラー等の冷却装置を使用して冷却す
る等の措置を講じて、フルオロポリマーの水性ディスパ
ージョンの凝集によるライン及び注入用ノズル部分での
閉塞を防止することが好ましい。
【0048】(2)本発明の製造方法の第2の特徴は、
難燃剤である有機リン化合物を、原料樹脂が不完全な溶
融状態である押出機ゾーンへ、原料樹脂の押出機への供
給速度に対して1〜30重量%の供給速度で連続供給
し、溶融混練を行うことである。有機リン化合物を原料
樹脂が不完全な溶融状態である押出機ゾーンへ供給する
ことにより、有機リン化合物を樹脂原料に対して溶融可
塑剤としての作用させ、これにより押出機の負荷を低減
させ、樹脂組成物の高い生産速度を獲得することができ
る。更に、有機リン化合物の配合により溶融樹脂の粘度
を低減できるために、混練時のせん断発熱による過度の
溶融樹脂温度の上昇を防止できるために、色調に優れ、
更に機械的物性の劣化が少ない樹脂組成物を製造するこ
とが可能となる。
【0049】有機リン化合物は、予め60〜120℃に
加熱して溶融粘度を低下させた後に、押出機に装着され
た注入用ノズルを通じて、ギアポンプ、プランジャーポ
ンプ等を使用して定量的に圧入配合されることが好まし
い。難燃剤である有機リン化合物は、原料樹脂の押出機
への供給速度に対して1〜30重量%%の供給速度とな
る範囲で連続供給されるが、有機リン化合物の配合量の
増大に伴い、難燃剤である有機リン化合物が押出機の上
流側(原料樹脂ホッパー側)に押し戻される現象(以
下、これを「有機リン化合物のバックフロー」と称す
る)が生じることがある。有機リン化合物のバックフロ
ーが原料樹脂ホッパーの下部まで及ぶようになると、樹
脂原料が供給されるホッパー下部付近で原料樹脂の押出
機への供給に支障が生じる。
【0050】原料樹脂がペレット状である場合は原料樹
脂の押出機への食い込みが良好であるために、高い生産
速度を得るために好都合である。しかしながら、有機リ
ン化合物のバックフローは原料樹脂がペレット状形態で
ある場合において特に起こりやすい。これをさけるため
には押出機のスクリュー構成において有機リン化合物の
供給位置よりも上流側に有機リン化合物のバックフロー
を抑止するための、バックフロー防止用樹脂充満ゾーン
を設けることが有効である。ただし、バックフロー防止
用樹脂充満ゾーンは溶融混練が主目的ではないので、有
機リン化合物のバックフローを抑止するために最小限必
要とされるゾーン幅(押出機の長手方向をその長さとす
る)の樹脂充満ゾーンを設けることで十分であり、好ま
しい実施態様としては、ニーディングを目的とするスク
リューパーツ、あるいはピッチ幅が狭い送り用のスクリ
ューパーツ等の溶融樹脂の樹脂の充満率をあげる効果を
有するスクリューパーツを1〜2個導入するのみでよ
い。必要以上に該ゾーンが長いと不必要に溶融樹脂のせ
ん断発熱を増大させ、さらに押出機の負荷の増大を招く
ため、樹脂組成物の色調を低下させたり、耐衝撃性等の
機械的物性を低下させるなどの悪影響を及ぼす。該バッ
クフロー防止用樹脂充満ゾーンを設けることにより、高
い有機リン化合物を配合する場合においても安定した連
続運転を達成することができる。
【0051】(3)本発明の製造方法の第3の特徴は、
高い生産速度と共に、得られる樹脂組成物の機械的強度
に優れ、色調に優れ、かつ燃焼時の燃焼物の滴下防止機
能に優れた難燃性樹脂組成物を得るために、樹脂組成物
を製造する際の比エネルギー(単位:kW・Hr/k
g)を0.13〜0.20kW・Hr/kgの範囲に制
御することである。ここで、比エネルギーは1kg/H
rの生産速度で樹脂組成物を製造するために必要とされ
る主モーターの出力(kW)で表される。比エネルギー
が0.13kW・Hr/kg未満の場合は樹脂組成物の
混練が不充分であり、目的とする樹脂組成物の性能を得
られない。また、ストランド切れが多く発生しペレタイ
ズを安定に行うことができない等して生産安定性に欠け
る。
【0052】一方、0.20kW・Hr/kgを越える
と、溶融混練の際のせん断発熱が大きく、樹脂組成物の
着色が顕著になるばかりか、樹脂組成物の耐衝撃性やの
び特性等が低下し、さらに燃焼物の滴下防止機能も低下
する。本発明の製造方法における好ましい比エネルギー
は0.135〜0.18kW・Hr/kgであり、さら
に好ましくは0.14〜0.17kW・Hr/kgであ
り、最も好ましいのは0.145〜0.16kW・Hr
/kgの範囲である。比エネルギーは、押出機のスクリ
ュー構成、スクリュー回転数、原材料の供給速度、シリ
ンダー設定温度、さらには、原料樹脂の分子量、配合組
成比等の因子に影響される。機械的物性や難燃性や色調
に優れた樹脂を高い生産速度で得るためには、低いシリ
ンダー設定温度で、更には、低い比エネルギー値で生産
することが好ましい。本発明の製造方法では、有機リン
化合物を原料樹脂が不完全な溶融状態である押出機ゾー
ンへ供給し溶融混練を行うことにより、樹脂が有機リン
化合物により効率的に可塑化されるために、押出機のシ
リンダー設定温度が低い場合においても、比エネルギー
を低く抑えて溶融混練を行うことができるので、優れた
性能を有する樹脂組成物を高い生産速度で製造すること
が可能となる。
【0053】(4)さらに、本発明の製造方法の第4の
特徴は、溶融樹脂温度を300℃以下とすることであ
る。本発明における溶融樹脂温度は押出機先端部のダイ
付近で測定される溶融樹脂の温度とする。溶融樹脂の温
度が300℃を越えると、樹脂組成物の分解劣化が急激
に進行するため、溶融流動性が増大し、耐衝撃性が急激
に低下する場合がある。溶融樹脂の温度は樹脂組成物の
機械的物性を向上させ、着色を抑えるためには溶融混練
が可能な範囲で、できるだけ低い温度であることが好ま
しいが、溶融樹脂温度を低下させると溶融樹脂の粘度が
急激に増大するために、樹脂組成物の生産性が低下す
る。従って、好ましい溶融樹脂温度は、樹脂組成物の性
能と生産性とのバランスから、好ましくは230℃〜2
90℃、さらに好ましくは250℃〜285℃、特に好
ましくは260℃〜280℃の範囲である。
【0054】上記(1)〜(4)の他に、本発明の製造
方法では、ポリカーボネート系難燃樹脂組成物の原料樹
脂が、その70樹脂%以上がペレット状であることが好
ましい。原料樹脂の70重量%以上がペレット状である
場合は、押出機への原料樹脂の食い込みが良好であり、
原料樹脂の供給不良が生じることがないので高い生産速
度を得る上で好都合である。好ましくは80重量%以
上、さらに好ましくは90重量%以上がペレット状の原
料であることが好ましい。これに対して、原料樹脂の3
0重量%以上が粉体状である場合は、押出機への原料樹
脂の食い込みが低下して生産速度が十分に得られない場
合や、原材料樹脂の供給部分でブリッジングが生じて原
材料の一定供給が損なわれたりするので好ましくない。
【0055】さらに、本発明の製造方法では、押出機と
して2軸の押出機を使用することが好ましい。また、2
軸の押出機の中でも同方向回転型の押出機が好ましく、
さらに、高トルク対応型でありかつ高回転のスクリュー
回転数が得られる押出機を使用するのが、生産速度の向
上、混練温度の低減化を図る上で好ましい。スクリュー
回転数は好ましくは300rpm以上、より好ましくは
400rpm以上、さらに好ましくは500rpm以上
のスクリュー回転数が得られる押出機が好ましい。押出
機として特に好ましい例としては、東芝機械工業(株)
より製造されているTEM−SSシリーズ、W&P社よ
り製造されているZSK−MCシリーズ、日本製鋼所
(株)より製造されているTEX・Super・α−I
Iシリーズを挙げることができる。
【0056】図1は本発明の難燃性樹脂組成物の製造方
法の実施態様の一例を示す押出機の概略図である。原料
樹脂や添加剤成分等は重量フィーダーやベルトフィーダ
ー等(A−1及びA−2)を使用して定量的に押出機の
ホッパーに供給される。図1では原材料用の定量フィー
ダーとして便宜的にA−1とA−2の2つのみを記載し
ているが個数は限定されない。フルオロポリマーの水性
ディスパージョンは、原料樹脂と予め混合することなく
実質的に原料樹脂が溶融していない押出機ゾーン、好ま
しくホッパー下部へ、冷却された注入用ノズル(B)を
通じて、ダイヤフラムポンプやプランジャーポンプによ
り、原料樹脂の押出機への供給速度に対して0.01〜
10重量%の供給速度で連続供給する。
【0057】押出機のスクリュー構成としては、有機リ
ン化合物のバックフロー防止用樹脂充満ゾーン(I)、
主混練ゾーン(II)、更に必要に応じて脱揮口(D)の
上流側にベントアップ防止用樹脂充満ゾーン(III )を
設ける。有機リン化合物のバックフロー防止用樹脂充満
ゾーン(I)は有機リン化合物のバックフローを抑止す
るための最小限必要とさせるゾーン幅で十分である。主
混練ゾーン(II)はニーディングパーツや逆方向スクリ
ューパーツ等を組み合わせて使用し、有機リン化合物と
樹脂成分との溶融混練を十分に行う。
【0058】主混練ゾーン(II)での溶融混練が不充分
であると、得られる樹脂組成物の製品品質が安定しない
ばかりか、ストランド切れ等の運転上のトラブルが多発
し、これによって押出機を停止せざるを得なくなるなど
して、連続製造の安定性が失われる。しかしながら、過
度の混練を行うと樹脂組成物の色調や、難燃性や機械的
物性の低下を招くので好ましくない。ベントアップ防止
用樹脂充満ゾーン(III )は脱揮口での溶融樹脂のベン
トアップを防止するために樹脂の充満率を高めたゾーン
を設けるのが目的であり、最小限必要とされるゾーン幅
で十分である。
【0059】有機リン化合物は予め60℃〜120℃に
加熱し、ギアポンプあるいはプランジャーポンプによ
り、押出機に装着した注入ノズル(C)を通じて原料樹
脂の押出機への供給速度に対して1〜30重量%の供給
速度で定量的に連続圧入される。該注入ノズル(C)は
有機リン化合物のバックフロー防止用樹脂充満ゾーン
(I)と主混練ゾーン(II)の中間部分に設ける。これ
により、有機リン化合物が原料樹脂が不完全な溶融状態
である押出機ゾーンへ供給されることになり、有機リン
化合物は原料樹脂が溶融する過程において溶融可塑剤的
な作用をし、押出機の負荷を下げ、せん断発熱を低下さ
せることができ、高性能の樹脂組成物を高い生産速度で
生産することが可能となる。図1中、(D)は脱揮口を
示し、開放脱揮、好ましくは減圧脱揮を行うことが好ま
しい。図1中、(E)はダイを示す。樹脂組成物はダイ
からストランドとして押し出された後、水冷、ペレタイ
ズされてポリカーボネート系難燃樹脂組成物が得られ
る。
【0060】本発明の製造方法において、溶融樹脂温度
はダイ付近に装着された熱電対により測定される。溶融
樹脂の温度及び比エネルギーは、スクリューデザイン、
原材料の供給速度、スクリュー回転数、押出機設定温
度、等の運転条件により影響を受けるが、本発明におい
ては、溶融樹脂温度を300℃以下、比エネルギーを
0.13〜0.20W・Hr/kgの範囲になるように
これらの運転条件を適正値に定め、生産を行う。本発明
の製造方法により得られたポリカーボネート系難燃樹脂
組成物から各種の成形品を得るための成形方法は特に限
定されないが、例えば、押し出し成形、圧縮成形、射出
成形、ガスアシスト成形等が挙げられ、中でも射出成形
が好ましい。成形品の例としては、ノート型パソコン、
コピー機、プリンターのハウジング等のOA機器筐体、
OA機器シャーシ、携帯電話のハウジング等が挙げられ
る。
【0061】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を更に
詳細に説明するが、本発明は、何らこれに限定されるも
のではない。実施例及び比較例で使用する原材料を以下
に示す。 1.芳香族ポリカーボネート (PC)ペレット状のビスフェノールAとジフェニルカ
ーボネートから、溶融エステル交換法により製造された
ビスフェノールA系ポリカーボネート 重量平均分子量(Mw)=21,000 フェノール性末端基比率(フェノール性末端基が全末端
基数に占める割合)=33%
【0062】2.ゴム強化スチレン系共重合体 (ABS−1) 奇美実業(台湾国)製、ABS(商品名:PA709
N) ペレット状のブタジエンゴム含有量が22重量%である
アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂 (ABS−2) 三菱レーヨン(株)製、ABS(商品名:RC) パウダー状の10メッシュ残分が90%未満であるアク
リロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体 (SAN)ペレット状のアクリロニトリル単位25.0
重量%、スチレン単位75.0重量%からなるアクリロ
ニトリル・スチレン共重合体 Mw=130,000 (MBS) 三菱レーヨン(株)製、MBS(商品名:メタブレンC
−223A) パウダー状のメチルメタクリレート・ブタジエン・スチ
レン共重合体
【0063】3.有機リン化合物 (フォスフェート−1)前記式(8)で表される有機リ
ン化合物オリゴマーであって、置換基Ra 、R b
c 、及びRd が全てフェニル基であり、重量平均縮合
度(N)が1.12であり、酸価が0.45mgKOH
/gであるもの。 (フォスフェート−2)前記式(8)で表される有機リ
ン化合物オリゴマーであって、置換基Ra 、R b
c 、及びRd が全てフェニル基であり、重量平均縮合
度(N)が1.08であり、酸価が0.01mgKOH
/gであるもの。
【0064】4.フルオロポリマー水性ディスパージョ
ン (Dis. PTFE)三井デュポンフロロケミカル
(株)製、ポリテトラフルオロエチレンの水性PTFE
ディスパージョン(商品名:テフロン30J) 固形分含有量=60wt% 5.その他の成分 (添加剤1)チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、
商品名:IRGANOX・1076(n−オクタデシル
−3−(3’,5’−ジターシャリーブチル−4’−ヒ
ドロキシフェニル)プロピオネート) (添加剤2)チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、
商品名:IRGAFOS・P−168 (トリス(2,4−ジターシャリーブチルフェニル)ホ
スファイト)
【0065】
【実施例1】図2に示す構成で、2軸押出機(TEM−
58SS、東芝機械(株)社製)で溶融混練を行い、ポ
リカーボネート系難燃樹脂組成物を製造した。図2に示
すA−1よりペレット状のポリカーボネート樹脂(P
C)を560kg/hrで、A−2よりペレット状のア
クリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS−
1)を120kg/hrで、A−3よりパウダー状のメ
チルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体
(MBS)を20kg/hrで、更に、A−4より添加
剤1と添加剤2のパウダー混合物(添加剤1:添加剤2
=10:1)を0.7kg/hrでそれぞれ連続供給し
た。また、10℃に冷却されたフルオロポリマー水性デ
ィスパージョン(Dis. PTFE)を冷却された注入
用ノズルを通して、ダイヤフラムポンプにより3.5k
g/hrの供給速度で図2の(イ)の位置より連続供給
した。さらに、有機リン化合物(フォスフェート−1)
を予め80℃に加熱した後、プランジャーポンプを用い
て(ロ)の位置で注入用ノズルを通じて100kg/h
rの供給速度で連続供給した。尚、図中(ロ)の位置で
は原料が不完全な溶融状態にある。
【0066】図2中、有機リン化合物のバックフロー防
止用樹脂充満ゾーン(I)は右回転ニーディングパーツ
(KRD)1個により、主混練ゾーン(II)は3個のK
RDと2個のニュートラルニーディングパーツ(KN
D)、及び1個の逆方向フライトスクリューの組み合わ
せにより、また、ベントアップ防止用樹脂充満ゾーン
(III )は1個のKRDと1個の左回転ニーディングパ
ーツ(KLD)の組み合わせで構成した。押出機シリン
ダーの設定温度は250℃とし、スクリュー回転数は4
80rpmとし、さらに、脱揮口より減圧脱揮を行っ
た。ダイより押出された樹脂組成物のストランドを水冷
し、ペレタイズを行うことによりポリカーボネート系難
燃樹脂組成物のペレットを得た。実施例1における運転
結果、並びに得られた樹脂組成物の評価結果を表1の実
施例1に示す。
【0067】
【表1】
【0068】表1に示す各種結果は以下の方法で評価し
た。 (1)溶融樹脂温度 ダイ付近での溶融樹脂温度を熱電対により測定した。
(単位:℃) (2)比エネルギー 押出機の主モーター出力を樹脂組成物の生産速度(kg
/Hr)で除して求めた。(単位:kW・Hr/kg) (3)スクリーン詰まり発生 1時間の連続運転を行った後に、押出機先端に取り付け
た120メッシュの目詰まり状態を目観察した。 ○:スクリーンの目詰まりが認められない。 △:スクリーンの目詰まりがやや認められる。 ×:スクリーンの目詰まりが激しい。このため、運転中
にスクリーンの破損が生じたり、溶融樹脂圧力が許容値
を超えるために運転を中止せざるを得なくなることがあ
る。
【0069】(4)ストランド切れ発生状況 直径4.5mm、25穴のダイから押出された樹脂組成
物のストランドの連続引き取り安定性を評価した。 ○:1時間の連続運転においてストランド切れが全く生
じない。 △:1時間の連続運転中に、時々ストランド切れが生じ
る。 ×:ストランド切れが頻繁に生じるため、安定に連続し
てペレタイズを行うことができない。 (5)難燃性 得られたペレットを乾燥し、シリンダー温度260℃、
金型温度60℃に設定した射出成形機(オートショット
50D、ファナック社製)で成形し、燃焼試験用の短冊
形状成形体(厚さ1/16インチ)を作成し、UL94
規格20MM垂直燃焼試験(V−0、V−1またはV−
2に分類する(難燃性の程度:V−0>V−1>V−
2))に基づいて難燃性レベルを評価した。
【0070】(6)色調 スガ試験機カラーコンピューター、モデルSM5色差計
により組成物のイエローインデックス(YI)を測定し
た。 (7)MFR ASTM−D−1238に準じて、260℃、2.16
kg荷重条件で測定した。(単位:g/10min)
【0071】(8)Izod衝撃強度 ASTM−D−256に準じて、1/8インチ厚、ノッ
チ付きで測定した。試験片はシリンダー温度240℃、
金型温度60℃に設定した射出成形機で成形した。(単
位:kgf・cm/cm) 表1に示すように、実施例1は有機リン化合物により難
燃化されたポリカーボネート系難燃樹脂組成物を、低い
溶融樹脂温度、低い比エネルギーで、スクリーンの詰ま
りやストランド切れが発生することなく、連続的に安定
に製造できることがわかる。さらに、得られた樹脂組成
物は、難燃性能と色調と機械的物性がいずれも優れてい
る。
【0072】
【比較例1、2】比較例1はフルオロポリマー水性ディ
スパージョンの供給位置を(ハ)の位置に変更した以外
は全て実施例1と同じ条件で、また、比較例2は難燃剤
の供給位置を(ニ)の位置に変更した以外は全て実施例
1と同じ条件で、それぞれポリカーボネート系難燃樹脂
組成物を製造した。比較例1、及び比較例2の運転結
果、並びに得られた樹脂組成物の評価結果を表1の比較
例1、及び比較例2に示す。評価方法は実施例1と同じ
である。
【0073】比較例1は溶融樹脂温度と比エネルギーが
実施例1に較べて高いことがわかる。比較例1はフルオ
ロポリマーの凝集物によるスクリーン詰まりが短時間に
おこり、さらに運転中にストランド切れが頻繁におこ
り、生産安定性が劣っていた。さらに、比較例1で得ら
れた組成物は実施例1と比較して色調(YI)が劣り、
さらに難燃性能やIzod衝撃強度が劣っていた。比較
例2は溶融樹脂温度が本発明の範囲外となり、更に比エ
ネルギーも実施例1に比較して高いことがわかる。比較
例2はスクリーン詰まりは見られなかったがストレンド
切れがしばしば生じた。得られた樹脂組成物は実施例1
と比較して色調や難燃性や耐衝撃性が劣っていた。更に
MFRが実施例1に較べて高い値となったが、これは過
度の混練が原因であると考えられる。
【0074】
【比較例3】実施例1で使用した原材料を使用し、有機
リン化合物を除く原料樹脂と添加剤混合物並びにフルオ
ロポリマー水性ディスパージョン(Dis.PTFE)
を、予めタンブラーにより10分間混合した後、その混
合物をA−1により700kg/hrで連続供給した。
ここで、ブレンド組成は実施例1と同じであり、PC:
ABS−1:MBS:添加剤混合物:Dis.PTFE
=80:17:3:0.1:0.5(重量比)である。
有機リン化合物は実施例1と同様に図2中の(ロ)の位
置で100kg/hrの供給速度で連続供給した。その
他の条件は実施例1と同様にしてポリカーボネート系難
燃樹脂組成物を製造した。比較例3における運転結果、
並びに得られた樹脂組成物の評価結果を表1の比較例3
に示す。比較例3は運転中にストランド切れがしばしば
発生し、ペレタイズを安定に連続的に行うことができな
かった。また、1時間の運転後にスクリーン詰まり発生
状況を観察した結果、目詰まりが観察された。更に、得
られた樹脂組成物は燃焼物の滴下防止が不充分であり、
難燃性に劣っていた。
【0075】
【実施例2、3】スクリュー回転数を400rpmと
し、樹脂組成物の生産速度を600kg/hr(但し、
各原材料成分の押出機への供給速度の比は実施例1と同
じとした。)とした以外は全て実施例1と同じ条件でポ
リカーボネート系難燃樹脂組成物を製造した。実施例2
における運転結果、並びに得られた樹脂組成物の評価結
果を表2に示す。
【0076】
【表2】
【0077】スクリュー回転数を700rpmとし、樹
脂組成物の生産速度を1,000kg/hrとした以外
は全て実施例1と同じ条件でポリカーボネート系難燃樹
脂組成物を製造した。実施例3における運転結果、並び
に得られた樹脂組成物の評価結果を表2に示す。
【比較例4】有機リン化合物の供給位置を図2中の
(ハ)の位置に変更した以外は全て実施例2と同じ条件
でポリカーボネート系難燃樹脂組成物を製造した。比較
例4における運転結果、並びに得られた樹脂組成物の評
価結果を表2に示す。
【0078】比較例4は実施例2と同じスクリュー回転
数と樹脂組成物の生産速度であるが、溶融樹脂温度が高
く、更に比エネルギーが高いことがわかる。比較例4の
運転では、生産開始後、数分間経過した後に押出機の過
剰負荷のために生産を停止せざるを得ず、実施例2と同
じ生産速度で運転することができなかった。また、得ら
れた樹脂組成物は難燃性と耐衝撃性と色調が実施例2の
結果と較べていずれも劣っている。
【参考例1】スクリュー回転数を200rpmとし、樹
脂組成物の生産速度を400kg/hrに変更した以外
は全て実施例2と同じ条件でポリカーボネート系難燃樹
脂組成物を製造した。参考例1における樹脂組成物製造
における運転結果、並びに得られた樹脂の評価結果を前
記表2に示す。
【0079】
【実施例4】前記図2において、A−1よりポリカーボ
ネート樹脂(PC)を560kg/hrで、A−2より
ペレット状のアクリロニトリル・スチレン共重合体(S
AN)を70kg/hrで、A−3よりパウダー状のア
クリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS−
2)とMBSの70/30(重量/重量)混合物を70
kg/hrで、さらに、A−4より添加剤1と添加剤2
の混合物(添加剤1:添加剤2=10:1)を0.7k
g/hrでそれぞれ連続供給する以外は、実施例1と同
じ条件でポリカーボネート系難燃樹脂組成物のペレット
を製造した。実施例4における運転結果、並びに得られ
た樹脂組成物の評価結果を表3に示す。
【0080】
【表3】
【0081】
【実施例5】難燃剤を酸価が0.01mgKOH/gで
ある有機リン化合物(フォスフェート−2)に変更した
以外は全て、実施例4と同じ条件でポリカーボネート系
難燃樹脂組成物のペレットを製造した。実施例5におけ
る運転結果、並びに得られた樹脂組成物の評価結果を前
記表3に示す。実施例5では、得られた組成物の色調及
びIzod衝撃強度が特に優れていた。
【比較例5】スクリュー回転数を900rpmにした以
外は実施例4と同じ条件でポリカーボネート系難燃樹脂
組成物のペレットを製造した。比較例5における運転結
果、並びに得られた樹脂組成物の評価結果を前記表3に
示す。比較例4は溶融樹脂温度及び比エネルギーが本発
明の範囲外である。比較例5で得られた樹脂組成物は難
燃性、色調、及びIzod衝撃強度が劣る。
【0082】
【比較例6】スクリュー構成において、前記図2中、主
混練ゾーン(II)を5個のニュートラルニーディングパ
ーツ(KND)、及び1個の逆方向フライトスクリュー
の組み合わせにより構成した以外は、実施例4と同じ条
件でポリカーボネート系難燃樹脂組成物のペレットを製
造した。比較例6における運転結果、並びに得られた樹
脂組成物の評価結果を前記表3に示す。比較例6は溶融
樹脂温度が本発明の範囲外である。比較例6で得られた
樹脂組成物は難燃性、色調、及びIzod衝撃強度が劣
る。
【0083】
【比較例7】スクリュー構成において、前記図2中、有
機リン化合物のバックフロー防止用樹脂充満ゾーン
(I)を除外してフライトスクリュウーとし、主混練ゾ
ーン(II)を1個のニュートラルニーディングパーツ
(KND)のみとし、更に、ベントアップ防止用樹脂充
満ゾーン(III )を除去してフライトスクリュウーとし
た。上記の如く、押出機のスクリュー構成を変更した以
外は、実施例4と同じ条件でポリカーボネート系難燃樹
脂組成物のペレットを製造した。比較例7における運転
結果、並びに得られた樹脂組成物の評価結果を前記表3
に示す。比較例7は比エネルギーが本発明の範囲外であ
る。比較例7で得られた樹脂組成物は難燃性、色調、及
びIzod衝撃強度が劣る。また、溶融樹脂不良のため
ストランド切れが多発し、ペレタイズを安定に行うこと
ができなかった。
【0084】
【比較例6】フルオロポリマー水性ディスパージョン
(Dis. PTFE)の温度を30℃とした以外は実施
例4と同じ条件でポリカーボネート系難燃樹脂組成物の
ペレットを製造した。比較例8では運転中にフルオロポ
リマー水性ディスパージョンの輸送ポンプ内部、及び送
液ライン内部にPTFEの凝集物が発生し、フルオロポ
リマー水性ディスパージョンの連続安定供給を行うこと
ができなかった。
【0085】
【発明の効果】本発明の有機リン化合物により難燃化さ
れたポリカーボネート系難燃樹脂組成物を製造する方法
は、難燃性と機械的物性が共に優れた樹脂組成物を、押
出機を用いて高い生産速度で、また、フルオロポリマー
凝集物に起因する異物除去用のフクリーンの詰まりやス
トランド切れ等のトラブルを生じることなく長期間に渡
って連続的に安定に製造することができるので、工業的
に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の難燃性樹脂組成物の製造方法の実施態
様の一例である。
【図2】本発明の難燃性樹脂組成物の製造方法の実施態
様の他の一例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 5/49 C08K 5/49 C08L 25/04 C08L 25/04 27/12 27/12 69/00 69/00 // B29K 25:00 B29K 25:00 27:12 27:12 69:00 69:00 (72)発明者 蘇 文義 台湾台南市 林森路一段153巷27奔5號14 樓 Fターム(参考) 4F070 AA06 AA08 AA18 AA24 AA50 AB11 AC55 AC79 AE07 AE09 FA03 FA17 FB05 FB06 FB07 FC06 4F071 AA12 AA12X AA21X AA22 AA27 AA50 AA76X AC15 AE07 AF13 AF47 BA01 BA04 BB05 BB06 BB08 BC07 4F207 AA13 AA16 AA28 AH33 AR06 AR09 KA01 KA17 KF03 KK13 KM03 KM04 4J002 AC034 AC054 AC064 AC084 AC094 BB142 BB154 BC033 BC083 BC093 BD122 BD152 BG044 BP014 CG011 CG021 CG031 CG041 CQ015 EW046 FD135 FD136

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機リン化合物により難燃化されたポリ
    カーボネート系難燃樹脂組成物を押出機を用いて製造す
    るに当たり、(1)フルオロポリマーの水性ディスパー
    ジョンを、原料樹脂と予め混合することなく、実質的に
    原料樹脂が溶融していない押出機ゾーンへ原料樹脂の押
    出機への供給速度に対して0.01〜10重量%の供給
    速度で連続供給し、(2)有機リン化合物を、原料樹脂
    が不完全な溶融状態である押出機ゾーンへ原料樹脂の押
    出機への供給速度に対して1〜30重量%の供給速度と
    なる範囲で連続供給し、(3)比エネルギーが0.13
    〜0.20kW・Hr/kgの範囲であり、(4)溶融
    樹脂温度が300℃以下、の条件下で溶融混練を行うこ
    とを特徴とするポリカーボネート系難燃樹脂組成物の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 押出機が2軸押出機である請求項1記載
    のポリカーボネート系難燃樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 押出機が、その主スクリュー回転数が2
    00rpm以上であることを特徴とする請求項1又は2
    に記載のポリカーボネート系難燃樹脂組成物の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 押出機が、そのスクリュー構成において
    有機リン化合物供給位置の下流側に主たる溶融樹脂の混
    練ゾーンを設け、有機リン化合物供給位置の上流側に有
    機リン化合物の逆流防止用の樹脂充満ゾーンを設けるこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリカ
    ーボネート系難燃樹脂組成物の製造方法。
  5. 【請求項5】 原料樹脂が、ポリカーボネート樹脂とゴ
    ム変性スチレン系樹脂であることを特徴とする請求項1
    〜4のいずれかに記載のポリカーボネート系難燃樹脂組
    成物の製造方法。
  6. 【請求項6】 原料樹脂が、その70重量%以上がペレ
    ット状であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか
    に記載のポリカーボネート系難燃樹脂組成物の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 フルオロポリマーの水性ディスパージョ
    ンが、原料樹脂と予め混合することなく、実質的に原料
    樹脂が溶融していない押出機ゾーンへ、原料樹脂の押出
    機への供給速度に対して0.01〜10重量%の供給速
    度で連続供給するに当たり、該フルオロポリマーの水性
    ディスパージョンの温度を5〜30℃とすることを特徴
    とする請求項1〜6のいずれかに記載のポリカーボネー
    ト系難燃樹脂組成物の製造方法。
  8. 【請求項8】 該有機リン化合物が、その酸価が0.1
    mgKOH/g以下であることを特徴とする請求項1〜
    7のいずれかに記載のポリカーボネート系難燃樹脂組成
    物の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の製造方
    法により得られたポリカーボネート系難燃樹脂組成物を
    成形してなる成形品。
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